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SELECTION FESIC ADMISSION en 1ère ANNEE du 1er CYCLE 2005

EPREUVE DE SCIENCES DE LA VIE ET DE LA TERRE

Samedi 14 mai 2005 de 16h.45 à 18h.15 INSTRUCTIONS AUX CANDIDATS

L'usage de la calculatrice est interdit ainsi que tout document ou formulaire.

L'épreuve comporte 16 exercices indépendants. Vous ne devez en traiter que 12 maximum. Si vous en traitez davantage, seuls les 12 premiers seront corrigés.

Un exercice comporte 4 affirmations repérées par les lettres a, b, c, d. Vous devez indiquer pour chacune d'elles si elle est vraie (V) ou fausse (F).

Un exercice est considéré comme traité dès qu'une réponse à une des 4 affirmations est donnée (l'abstention et l'annulation ne sont pas considérées comme réponse).

Toute réponse exacte rapporte un point.

Toute réponse inexacte entraîne le retrait d'un point.

L'annulation d'une réponse ou l'abstention n'est pas prise en compte, c'est-à-dire ne rapporte ni ne retire aucun point.

Une bonification d'un point est ajoutée chaque fois qu'un exercice est traité correctement en entier (c'est-à-dire lorsque les réponses aux 4 affirmations sont exactes).

L'attention des candidats est attirée sur le fait que, dans le type d'exercices proposés, une lecture attentive des énoncés est absolument nécessaire, le vocabulaire employé et les questions posées étant très précis.

INSTRUCTIONS POUR REMPLIR LA FEUILLE DE REPONSES

Les épreuves de la Sélection FESIC sont des questionnaires à correction automatisée. Votre feuille sera corrigée automatiquement par une machine à lecture optique. Vous devez suivre scrupuleusement les instructions suivantes :

Pour remplir la feuille de réponses, vous devez utiliser un stylo bille ou une pointe feutre de couleur noire ou bleue. Ne jamais raturer, ni gommer, ni utiliser un effaceur. Ne pas plier ou froisser la feuille.

1. Collez l’étiquette code-barres qui vous sera fournie (le code doit être dans l’axe vertical indiqué). Cette étiquette, outre le code-barres, porte vos nom, prénom, numéro de table et matière. Vérifiez bien ces informations.

Exemple :

2. Noircissez les cases correspondant à vos réponses :

Faire Ne pas faire Pour modifier une réponse, il ne faut ni raturer, ni gommer, ni utiliser un effaceur. Annuler la réponse par un double marquage (cocher F et V) puis reporter la nouvelle réponse éventuelle dans la zone tramée (zone de droite). La réponse figurant dans la zone tramée n'est prise en compte que si la première réponse est annulée. Les réponses possibles sont :

V F V F vrai

faux

abstention

abstention

vrai

faux

abstention Attention : vous ne disposez que d'une seule feuille de réponses. En cas d'erreur, vous devez annuler votre réponse comme indiqué ci-dessus. Toutefois, en cas de force majeure, une seconde feuille pourra vous être fournie par le surveillant.

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Exercice n°1

Les phylogénies à partir de données moléculaires

Trois hormones (post)hypophysaires des Vertébrés, sont constituées de 9 acides aminés et sont présentes chez différentes espèces, aquatiques et terrestres. L’étude des parentés moléculaires permet de reconstituer la phylogénie de ces Vertébrés au cours des temps géologiques. Le tableau 1 donne la séquence protéique de chaque hormone ainsi que leur rôle.

Hormones Séquence d’acides aminés Rôle physiologique Vasotocine : AVT CYS TYR ILE GLN ASP CYS

PRO ARG GLY Contraction des muscles des artères

Ocytocine : OT CYS TYR ILE GLN ASP CYS PRO LEU GLY

Contraction des muscles des voies génitales femelles

Hormone anti-diurétique : ADH

CYS TYR PHE GLN ASP CYS PRO ARG GLY

Limitation des pertes d’eau par voie urinaire

Acides aminés : CYS : cystéine ; TYR : tyrosine ; ILE : isoleucine ; GLN : glutamine ; ASP : aspartique ; PRO : proline ; ARG : arginine ; GLY : glycine ; LEU ; leucine ; PHE : phénylalanine Extraits du code génétique : ILE : AUU ou AUC ou AUA PHE : UUU ou UUC ; ARG : AGA ou AGG ; LEU : UUA ou UUG ou AUU ou AUC ou AUA ou AUG Le tableau 2 indique la présence de ces hormones dans différents groupes de vertébrés et l’âge des plus anciens fossiles étudiés dans chacun de ces groupes.

Groupes Hormones Ages des fossiles en millions d’années

Poissons osseux à branchies seules Poissons osseux à branchies et poumons

AVT AVT, OT

-420 -380

Amphibiens AVT,OT -360 Reptiles AVT, OT -300 Mammifères AVT,OT, ADH -190

a) Les molécules d’AVT, OT, et ADH sont homologues. b) L’hormone AVT est commune à tous les Vertébrés étudiés, on en déduit qu’ils ont un ancêtre commun. c) Le gène de l’OT vient du gène de l’AVT qui a subi une duplication et une mutation, il y a -380

millions d’années. d) Les hormones OT et ADH ont deux acides aminés différents : on en déduit que ADH est un caractère

dérivé par rapport à OT.

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Exercice n°2

Relations de parenté entre oiseaux, reptiles et autres vertébrés

Dans la classification traditionnelle, on définit les Oiseaux comme des vertébrés à plumes et les Reptiles comme des vertébrés à écailles épidermiques. Une nouvelle classification phylogénétique, propose de réunir oiseaux et crocodiles dans le groupe des Archosauriens. Document 1 : Deux types de classification de certains vertébrés a. classification traditionnelle b. classification phylogénétique

Document 2 : Comparaison de quelques caractères anatomiques de ces Vertébrés

Ecailles Crâne : fenêtre mandibulaire

Gésier Plumes

Aigle Sur les pattes Présente Présent Présentes Autruche Sur les pattes Présente Présent Présentes Crocodile Sur tout le corps Présente Présent Absentes Boa Sur tout le corps Absente Absent Absentes Lézard Sur tout le corps Absente Absent Absentes Grenouille Absentes Absente Absent Absentes

a) Les oiseaux et les reptiles ont tous des écailles : on en déduit qu’ils ont un ancêtre commun différent

de celui des grenouilles. b) Les Vertébrés : aigle, autruche, et crocodile sont homologues pour le caractère fenêtre mandibulaire. c) Le caractère plumes est le caractère ancestral, le caractère écaille est le caractère dérivé. d) Les crocodiles sont plus proches des oiseaux que des lézards. Donc la classification suivant le

caractère écaille est erronée.

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Exercice n°3

Variations de la quantité d’ADN au cours de la reproduction sexuée

Au cours de la reproduction sexuée, alternent les phases haploïde et diploïde ; on cherche à préciser les mécanismes qui permettent à l’espèce de conserver son équipement chromosomique. Document : Evolution de la quantité d’ADN de « l’ovule », avant et après la fécondation.

a) La cellule de départ, au moment A, est haploïde. b) Au temps F, il est possible d’observer des bivalents. c) La méiose est achevée au temps H. d) La première division de la cellule œuf conserve l’équipement chromosomique.

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Exercice n°4

Mécanismes de l’immunité

Un enfant souffre d’une maladie héréditaire rare, et présente les symptômes suivants : pneumonie, mycoses buccales, diarrhées d’origine infectieuse et lésions cutanées. Un traitement de thérapie génique est essayé : On prélève dans la moelle osseuse du malade des cellules souches précurseurs de LT. On y transfère un gène codant une protéine membranaire indispensable à la multiplication et la différenciation des LT, à partir de leurs cellules souches. Puis on réintroduit chez l’enfant malade les cellules souches de LT génétiquement modifiées. Document 1 : analyse de sang avant traitement

Lymphocytes et anticorps dans le sang

Mesures effectuées avant traitement chez le malade

Mesures chez un enfant non malade

Lymphocytes T (nombre. µl-1) 0 De 2000 à 4000 Lymphocytes B (nombre.µl-1) 1250 De 1000 à 2000 Anticorps circulant (mg. dl-1) 0 >400

Document 2 : résultats Doc 2a : Courbe du nombre de lymphocytes T

Doc 2b : Six mois après le traitement : la concentration d’anticorps dans le sang de l’enfant traité est de

323mg par dl. a) La maladie est seulement liée à un manque d’anticorps, lié à une déficience des lymphocytes B. b) Dans cette maladie, les LT ne peuvent être produits à cause d’une mutation génique. c) Les LT ne sont pas indispensables à l’action des LB. d) Le traitement est efficace.

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Exercice n°5

Le brassage de l’information génétique

On étudie chez la drosophile la transmission de deux gènes différents possédant chacun deux versions alléliques :

- couleur du corps : noir (black) (b), ou gris - forme des ailes : tordues (curved) (c), ou normales

1er croisement : individus de souche pure

P à corps gris ailes normales

X à corps noir ailes tordues

F1 100 % corps gris

ailes normales

2ème croisement :

femelle F1 X mâle à corps noir ailes tordues

F2 107 : corps gris et ailes

normales 109 : corps noir et ailes tordues 38 : corps gris et ailes tordues 40 : corps noir et ailes normales

a) Un individu de souche pure, ne possède qu’un type d’allèle pour un caractère. b) D’après les résultats du premier croisement, on déduit que les caractères dominants sont :corps gris

et ailes normales. c) On déduit des proportions obtenues en F2, que les gènes sont situés sur deux chromosomes

indépendants. d) Les drosophiles de F1 ont pour génotype: (b//b+, c//c+).

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Exercice n°6

Régulation des naissances

La molécule RU 486 est capable d’interrompre une grossesse débutante. Pour comprendre son action, on injecte chez une rate des molécules de progestérone et de RU 486 marquées au tritium radioactif : *3H, et on suit l’évolution de la radioactivité dans les cellules utérines. Document 1 : Données expérimentales

Radioactivité moyenne par cellule (en unités arbitraires)

Injections pratiquées* Dans les cellules de la muqueuse utérine

Dans les cellules du muscle utérin

RU 486 marqué au tritium 7,9 8,98 Progestérone marquée au tritium 8,55 10,78 RU 486 non marqué puis progestérone marquée au tritium

2,41 3,1

* la quantité de molécules radioactives injectée est la même dans les 3 expériences

Document 2 : Formules chimiques développées du RU 486 et de la progestérone

a) La RU 486 se fixe sur les cellules utérines et empêche l’embryon de s’y fixer. b) La RU 486 occupe les « récepteurs à progestérone ». c) La RU 486 et la progestérone ont la même forme spatiale : on en déduit qu’elles ont la même action

sur les cellules utérines. d) Le traitement avec la RU 486,est une méthode contraceptive.

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Exercice n°7

Les réactions immunitaires

On utilise deux lignées de souris, qui diffèrent par un gène d’histocompatibilité : les souris H2-k et H2-d, et qui n’ont jamais été en contact avec les virus A et B avant l’expérience. • Première étape : on réalise trois cultures de fibroblastes (cellules de la peau) de souris H2-k et H2-

d et on les infecte par un virus A ou B ; • Deuxième étape : on inocule le virus A à une souris H2-k ; • Troisième étape : sept jours après l’inoculation, on prélève les lymphocytes T de cette souris H2-k,

et on les introduit dans les trois cultures. Expérience

Première étape : Trois cultures de fibroblastes (cellules de la peau) de souris

Culture 1 fibroblastes de souris H2-k + virus A

Culture 2 fibroblastes de souris H2-k + virus B

Culture 3 fibroblastes de souris H2-d + virus A

Deuxième étape Injection du virus A à une souris H2-k

Troisième étape 7 jours après, les lymphocytes T de la souris sont prélevés et introduits dans les cultures

Culture 1 + lymphocytes T de H2-k

Culture 2 + lymphocytes T de H2-k

Culture 3 + lymphocytes T de H2-k

Résultats

Lyse des fibroblastes

Pas de lyse des fibroblastes

Pas de lyse des fibroblastes

a) La lyse des fibroblastes est une réaction immunitaire. b) Les lymphocytes de H2-k sont toujours efficaces pour les souris de cette souche. c) La réaction immunitaire est spécifique d’un virus. d) L’immunité par les lymphocytes T peut être transférée d’une souche à l’autre.

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Exercice n°8

Le diabète

Le phénotype diabétique est défini par une hyperglycémie chronique (> 1,26 g/l). Cette anomalie peut correspondre à deux diabètes différents : • Le diabète de type 1 peut être une maladie auto-immune qui détruit les îlots de Langerhans (du

pancréas), sécréteurs d’insuline. • Le diabète de type 2, résulte de l’altération de la sécrétion d’insuline, et d’une résistance des cellules

cibles : du muscle ;du foie, qui ne sont plus sensibles à l’action de l’insuline On cherche le type de diabète présenté par un malade. On étudie la fixation d’insuline (marquée), sur son récepteur membranaire de cellule musculaire, et l’activité intra cellulaire de celui-ci : les mesures sont effectuées sur des prélèvements musculaires mis en présence de différentes concentrations d’insuline.

Document 1 : la fixation d’insuline Document 2 : activité du récepteur à insuline de cellule musculaire

a) L’hyperglycémie est une diminution de la concentration sanguine en glucose. b) L’insuline ne se fixe pas sur son récepteur. c) Le récepteur n’est pas actif. d) Compte tenu des résultats des dosages, le malade peut être soigné par injection d’insuline.

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Exercice n°9

Evolution du système immunitaire chez l’enfant

Par une méthode appropriée, on mesure le taux d’anticorps anti-VIH chez l’enfant d’une femme séropositive au VIH à partir de sa naissance (document 1). On peut comparer l’évolution observée à l’évolution normale des taux d’anticorps circulant chez le fœtus et l’enfant (document 2) pour en déduire certaines informations sur la transmission éventuelle du virus de sa mère à l’enfant testé. Document 1

Document 2

a) Le taux important d’anticorps anti-VIH mesuré à sa naissance indique que l’enfant est atteint du

SIDA. b) La période du premier mois où le taux d’anticorps anti-VIH est maximum correspond à la phase de

primo-infection. c) La diminution très importante du taux d’anticorps entre le troisième et le quatrième mois montre que

le système immunitaire de l’enfant a pratiquement éradiqué le virus. d) L’enfant testé est séropositif et contaminé par le virus du SIDA.

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Exercice n°10

Evolution des hormones au début de la grossesse :

Pour comprendre l’évolution des hormones au début de la grossesse, on réalise des mesures de concentrations plasmatiques de progestérone et de HCG chez une femme sur deux cycles successifs, le second étant caractérisé par une fécondation suivie d’un début de grossesse. La courbe ci-dessous traduit ces résultats :

a) La progestérone et l’hormone chorionique de grossesse (HCG) sont sécrétées par les follicules

ovariens. b) La sécrétion de progestérone débute après l’ovulation car elle est due à l’activité des cellules lutéales

qui se développent dans le follicule transformé en corps jaune. c) L’hormone HCG est responsable du maintien et du développement du corps jaune pendant le début de

la grossesse. d) L’hormone HCG exerce un rétrocontrôle négatif sur le complexe hypothalamo-hypophysaire, ce qui

bloque les cycles ovariens et utérins.

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Exercice n°11

L’effet « free-martin » :

Chez les bovins, dans 90% des cas de gestation gémellaire, il se produit une fusion des placentas et des vaisseaux sanguins des deux fœtus. Lorsqu’il s’agit d’un fœtus mâle et d’un fœtus femelle, celle-ci appelée « free-martin » présente des anomalies de l’appareil génital. L’analyse de l’évolution du taux d’AMH sérique chez des « free-martin » et leurs jumeaux mâles permet de comprendre l’origine de ces anomalies.

a) L’AMH est une hormone qui stimule le développement des voies génitales mâles. b) L’AMH est une hormone sécrétée par les cellules de Sertoli présentes dans les tubes séminifères. c) La baisse du taux d’AMH chez les « free-martin » après la naissance montre que seul le fœtus femelle

produit cette hormone. d) La présence d’AMH dans le sang d’un fœtus femelle est la cause de l’absence de voies génitales

femelles.

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Exercice n°12

Subduction

Le document fournit des informations sur quelques particularités géologiques et tectoniques de la Nouvelle-Zélande :

a) La Plaque Pacifique plonge sous la Plaque Indo Australienne. b) La plaque subduite entre en fusion partielle entre 75 et 200 km de profondeur. c) Le magma formé dans cette zone est de nature andésitique. d) Une étude géologique de la Nouvelle-Zélande montrerait aussi des affleurements de granodiorites.

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Exercice n°13

Histoire de la Chaîne des Alpes :

On trouve dans les Alpes françaises des affleurements particuliers appelés séries ophiolitiques qui apportent des informations sur la genèse de cette chaîne de montagne. Le document présente un de ces affleurements.

a) Les ophiolites du Chenaillet présentent la succession : Péridotites, Gabbros, Basaltes en coussins,

caractéristique d’une lithosphère océanique. b) Les gabbros et les basaltes sont des roches issues de magmas de compositions chimiques différentes. c) Les Péridotites sont les roches constituant le manteau. d) Les ophiolites sont des lambeaux de lithosphère océanique entraînés en profondeur par la subduction puis

remontés en surface par l’orogenèse.

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Exercice n°14

Transcription et traduction :

On a isolé un fragment d’ADN contenant le début de la partie codante du gène permettant la synthèse de la chaîne β de l’hémoglobine et on se propose de transcrire puis de traduire cette séquence:

Brin 1 ATG GTG CAC CTG ACT CCT GAG GAG AAG TCT GCC GTT ACT GCCBrin 2 TAC CAC GTG GAC TGA GGA CTC CTC TTC AGA CGG CAA TGA CGGNucléotide n° 1 39

Nucléotides 2e position

U C A G

U UUUUUC

phénylalanine

UAUUAC

tyrosine

UGUUGC

cystéine

C UGA non sens A

U UUAUUG

leucine

UCUUCCUCAUCG

sérine UAAUAG

non sens

UGC tryptophane G

U CAUCAC

histidine

C

A C

CUUCUCCUACUG

leucine

CCUCCCCCACCG

proline CAACAG

glutamine

CGUCGCCGACGG

arginine

G

U AAUAAC

asparagine

AGUAGC

sérine

C

A A

AUUAUCAUA

isoleucine

AUG méthionine

ACUACCACAACG

thréonine AAAAAG

lysine

AGAAGG

arginine

G

U GAUGAC

acide aspartique

C

A

Nuc

léot

ides

1e p

ositi

on

G

GUUGUCGUAGUG

valine

GCUGCCGCAGCG

alanine GAAGAG

acide glutamine

GGUGGCGGAGGG

glycine

G

Nuc

léot

ides

3e p

ositi

on

Document : Code génétique

a) La séquence d’ARN transcrite est :

ARNm AUG GUG CAC CUG ACU CCU GAG GAG AAG UCU GCC GUU ACU GCC

b) La séquence polypeptidique traduite est :

MET VAL HIS LEU THR PRO GLU GLU LYS SER ALA VAL THR GLY

c) Ces deux étapes, transcription et traduction sont réalisées dans le noyau cellulaire. d) Une mutation sur le nucléotide n°7 peut entraîner l’arrêt de la traduction.

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Exercice n°15

a) La photo représente une coupe de testicule. b) L’absence de spermatozoïde s’explique par l’existence de pulses de testostérone. c) La zone indiquée A par un trait contient les cellules de Leydig. d) Ce sont les cellules de Leydig qui sécrètent la testostérone.

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Exercice n°16 Dans l’étude suivante, des souris ayant subi différents traitements sont infectées par le virus de la grippe. Document 1

Expérience Etat des souris Résultats A Souris sans thymus Prolifération des virus B Souris sans thymus, ayant reçu du

sérum de souris immunisée contre le virus influenzas

Les virus cessent de se multiplier mais ne disparaissent pas

C Souris avec thymus, dépourvue de lymphocytes B

Disparition des virus

Document 2

Des souris de souche « nude », dépourvues de thymus à la naissance, ne produisent pas de lymphocytes T immunocompétents. a) les résultats de l’expérience A s’expliquent par une absence de lymphocytes. b) L’expérience B met en évidence le rôle des lymphocytes B. c) Dans l’expérience B, la souris a été vaccinée. d) L’expérience C ne démontre pas que les virus sont des parasites obligatoires des cellules.